基于生物质的高度有序的管状碳材料及其在锂硫电池中的应用
Biomass Derived Highly-Ordered Carbon Tube as Cathode Material for High Performance Lithium-Sulfur Batteries
作者单位E-mail
张梦源 中南大学化学化工学院, 长沙 410083
中南大学, 湖南省化学电源重点实验室, 长沙 410083 
 
游小龙 中南大学化学化工学院, 长沙 410083  
刘丽君 中南大学化学化工学院, 长沙 410083  
Maru Dessie Walle 中南大学化学化工学院, 长沙 410083  
李亚娟 中南大学化学化工学院, 长沙 410083
中南大学, 湖南省化学电源重点实验室, 长沙 410083 
yajuanli@csu.edu.cn 
刘又年 中南大学化学化工学院, 长沙 410083
中南大学, 湖南省化学电源重点实验室, 长沙 410083 
liuyounian@csu.edu.cn 
摘要: 将棕榈纤维经过炭化和氢氧化钾活化制备高度有序的管状碳材料(OCT),并且将其应用于锂硫电池。所制备的OCT具备高的比表面积和大的孔体积,可以有效地储存硫,合成方法简单且成本较低。同时,所制备的S@OCT复合物呈现出优异的电化学性能。载硫量为65%(w/w)的S@OCT复合材料在0.2C(1C=1 672 mA·g-1)的倍率下库伦效率接近于100%,其首圈容量高达1 255.2 mAh·g-1(1.8 mAh·cm-2),并且100圈后容量保持在756.9 mAh·g-1(1.09 mAh·cm-2)。使用5C的大电流测试时,其首圈容量达到了649.1 mAh·g-1(0.93 mAh·cm-2),且在100圈后容量保持在504.2 mAh·g-1(0.72 mAh·cm-2)。
关键词: 锂电池  硫电极  生物质  碳材料  高库伦效率
基金项目: 国家自然科学基金(No.21676304)、湖南省科技计划项目(No.2017TP1001)和中南大学师生共创项目(No.2017gczd007)资助。#共同第一作者。
Abstract: A novel highly ordered carbon tube (OCT) arrays derived from palm tree fiber by carbonization and activation with KOH was prepared and used as hosts for lithium sulfur battery. The OCT possessed large specific area and pore volume, which could effectively store sulfur. The method was clean, facile and low cost. Moreover, the S@OCT composite exhibited admirable electrochemical performances. The S@OCT with 65%(w/w) sulfur delivered an initial discharge capacity of 1 255.2 mAh·g-1 (1.8 mAh·cm-2) and retained 756.9 mAh·g-1 (1.09 mAh·cm-2) at the current rate of 0.2C after 100 cycles with a high coulomb efficiency. What's more, when tested at 5C, its initial capacity was up to 649.1 mAh·g-1 (0.93 mA h·cm-2) and retained 504.2 mAh·g-1 (0.72 mAh·cm-2) after 100 cycles.
Keywords: lithium battery  sulfur electrode  biomass  carbon materials  high coulomb efficiency
投稿时间:2019-03-11 修订日期:2019-06-09
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